Pulsars - snel ronddraaiende overblijfselen van sterren die flitsen als een vuurtoren - vertonen af ​​en toe extreme variaties in helderheid. Wetenschappers voorspellen dat deze korte uitbarstingen van helderheid plaatsvinden omdat dichte gebieden van interstellair plasma (het hete gas tussen sterren) de radiogolven die door de pulsar worden uitgezonden, verstrooien. We weten echter nog steeds niet waar de energiebronnen vandaan komen die nodig zijn om deze dichte plasmagebieden te vormen en in stand te houden. Om deze interstellaire formaties beter te begrijpen, hebben we meer gedetailleerde observaties nodig van hun kleinschalige structuur, en een veelbelovende weg hiervoor is de scintillatie of 'twinkeling' van pulsars.

Wanneer de radiogolven van een pulsar worden verstrooid door het interstellaire plasma, interfereren de afzonderlijke golven en creëren ze een interferentiepatroon op aarde. Terwijl de aarde, pulsar en plasma ten opzichte van elkaar bewegen, wordt dit patroon waargenomen als helderheidsvariaties in tijd en frequentie:het dynamische spectrum. Dit is scintillatie. Dankzij de puntachtige aard van pulsarsignalen vindt de verstrooiing en fonkeling plaats in kleine delen van het plasma. Na gespecialiseerde signaalverwerking van het dynamische spectrum kunnen we opvallende parabolische kenmerken waarnemen die bekend staan ​​als scintillatiebogen en die verband houden met het beeld van de verstrooide straling van de pulsar aan de hemel.

Een bepaalde pulsar, J1603-7202 genaamd, onderging extreme verstrooiing in 2006, waardoor het een opwindend doelwit werd voor het onderzoeken van deze dichte plasmagebieden. Het traject van de pulsar is echter nog steeds niet bepaald, aangezien het om een ​​andere compacte ster, een witte dwerg genaamd, draait in een face-on baan, en wetenschappers hebben geen alternatieve methoden om het in deze situatie te meten. Gelukkig hebben scintillatiebogen een dubbel doel:hun krommingen zijn gerelateerd aan de snelheid van de pulsar, evenals de afstand tot de pulsar en het plasma. Hoe de snelheid van de pulsar verandert terwijl hij draait, hangt af van de oriëntatie van de baan in de ruimte. Daarom hebben we in het geval van pulsar J1603-7202 in onze recente studie de veranderingen in de kromming van de bogen in de loop van de tijd berekend om de oriëntatie te bepalen.

De metingen die we hebben verkregen voor de baan van J1603-7202 zijn een aanzienlijke verbetering in vergelijking met eerdere analyses. Dit toont de levensvatbaarheid van scintillatie aan als aanvulling op alternatieve methoden. We maten de afstand tot het plasma en toonden aan dat het ongeveer driekwart was van de afstand tot de pulsar, vanaf de aarde. Dit lijkt niet samen te vallen met de posities van bekende sterren of interstellaire gaswolken. Pulsar-scintillatiestudies onderzoeken vaak structuren zoals deze, die anders onzichtbaar zijn. De vraag blijft dus open:wat is de bron van het plasma dat de straling van de pulsar verstrooit?

Ten slotte kunnen we met behulp van onze baanmeting de massa van J1603-7202's orbitale metgezel schatten, die ongeveer de helft van de massa van de zon is. Gezien naast de zeer cirkelvormige baan van J160-7202, betekent dit dat de metgezel waarschijnlijk een stellair overblijfsel is dat bestaat uit koolstof en zuurstof - een zeldzamere vondst rond een pulsar dan de meer algemene op helium gebaseerde overblijfselen.

Omdat we nu een bijna compleet model van de baan om de aarde hebben, is het nu mogelijk om scintillatiewaarnemingen van J1603-7202 om te zetten in verstrooide beelden aan de hemel en het interstellaire plasma op zonnestelselschalen in kaart te brengen. Door afbeeldingen te maken van de fysieke structuren die extreme verstrooiing van radiogolven veroorzaken, kunnen we mogelijk een beter begrip krijgen van hoe dergelijke dichte gebieden zich vormen en van de rol die het interstellaire plasma speelt in de evolutie van sterrenstelsels. + Verder verkennen

Plasmalens ontdekt in zwarte weduwe pulsar